ES2307703T3 - POSITION MEASUREMENT DEVICE FOR THE DETERMINATION OF THE ABSOLUTE POSITION. - Google Patents

POSITION MEASUREMENT DEVICE FOR THE DETERMINATION OF THE ABSOLUTE POSITION. Download PDF

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Abstract

The position measuring device has a scanning unit (AE) for scanning a sequential pseudo-random code (C) having a series of code elements (C1,C2,C3) extending in the measuring direction (X), each having 2 complementary partial regions. The binary information (B1,B2,B3) for each code element is obtained by comparing scanned signals for both partial regions. An Independent claim for an absolute position measuring method is also included.

Description

Dispositivo de medición de la posición para la determinación de la posición absoluta.Position measuring device for Determination of the absolute position.

La presente invención se refiere a un dispositivo de medición de la posición para la determinación de la posición absoluta de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.The present invention relates to a position measuring device for determining the absolute position according to the preamble of claim one.

Para la determinación de la posición de dos objetos móviles entre sí se conocen dispositivos de medición de la posición incrementales que detectan movimientos relativos de los objetos entre sí en etapas de medición o incrementos determinados. Los dispositivos de medición de la posición incrementales utilizados para esto comprenden, por norma, una escala con una pista con una graduación de medición incremental, que está unida con uno de los dos objetos así como una unidad de exploración que está unida con el otro de los dos objetos. Mediante una exploración óptica, magnética, inductiva o capacitiva se generan de forma conocida señales incrementales periódicas dependientes del desplazamiento.For the determination of the position of two moving objects with each other known measuring devices of the incremental positions that detect relative movements of objects with each other at measurement stages or certain increments. The incremental position measurement devices used for this they include, as a rule, a scale with a track with a incremental measurement graduation, which is linked to one of the two objects as well as an exploration unit that is linked to the Another of the two objects. Through an optical scan, Magnetic, inductive or capacitive are generated in a known way periodic incremental signals dependent on displacement.

Por lo demás se conocen los denominados dispositivos de medición de la posición absoluta, que comprenden en el lado de la escala una pista con un código secuencial de varias palabras de bits, configurado, por ejemplo, como un código pseudoaleatorio, de cuya exploración se puede determinar la posición absoluta a lo largo del respectivo tramo de medición. El respectivo código secuencial a lo largo del sentido de la medición se compone de una secuencia seleccionada de forma correspondiente de señales lógicas o bits que adoptan, por ejemplo, los valores CERO (0) y UNO (1). Para aumentar la seguridad de detección en tales sistemas se conoce además derivar cada señal lógica individual o cada bit de una palabra de bits a partir de una secuencia predeterminada de dos zonas parciales con diferentes características ópticas. De este modo se corresponde, por ejemplo, la señal lógica CERO (0) a la secuencia de una zona parcial translúcida y una no translúcida, por el contrario, la señal lógica UNO (1) se corresponde a la secuencia de una zona parcial no translúcida y una translúcida en la pista. Una codificación este tipo se denomina codificación Manchester; para esto se hace referencia, por ejemplo, a la Figura 1 en la publicación "Absolute position measurement using optical detection of code patterns", J. T. M. Stevenson, J. R. Jordan, J. Phys. E: Sci. Instrum. 21 (1988), págs. 1140 - 1145.For the rest, the so-called absolute position measuring devices, which comprise the side of the scale a track with a sequential code of several bit words, set, for example, as a code pseudorandom, from whose exploration the position can be determined absolute along the respective measurement section. The respective sequential code along the direction of measurement is composed of a correspondingly selected sequence of signals logic or bits that adopt, for example, the values ZERO (0) and ONE (one). To increase detection security in such systems, also knows how to derive each individual logic signal or each bit of a word of bits from a predetermined sequence of two partial zones with different optical characteristics. In this way corresponds, for example, the logic signal ZERO (0) to the sequence of a translucent and a non-translucent partial zone, by on the contrary, the logical signal ONE (1) corresponds to the sequence of a non-translucent partial zone and a translucent zone on the track. An encoding of this type is called Manchester coding; for this refers, for example, to Figure 1 in the publication "Absolute position measurement using optical detection of code patterns ", J. T. M. Stevenson, J. R. Jordan, J. Phys. E: Sci. Instrum. 21 (1988), p. 1140-1145.

Con el uso de tales codificaciones Manchester en dispositivos de medición de la posición absoluta se producen dos complejos típicos de problemas. En primer lugar se debe garantizar básicamente que las zonas parciales se lean correctamente o que los elementos detectores utilizados para esto se seleccionen de forma correcta para asignar a una secuencia determinada de dos zonas parciales también la señal lógica correcta o el valor de bit correcto CERO (0) o UNO (1). Con referencia a este problema, la publicación que se ha mencionado anteriormente no suministra datos adicionales. Por lo demás, la información de posición absoluta generada por una codificación Manchester no es suficientemente precisa con respecto a la resolución. Esto quiere decir que se prevé por norma combinar la información de posición absoluta con una información de la posición de una medición de posición incremental de mayor resolución. Para generar a partir de la información de código absoluta de resolución más general una información de posición de mayor resolución, que se pueda combinar con la medición de la posición incremental, en la palabra de código recientemente explorada se determina en primer lugar mediante interpolación con arista las transiciones entre diferentes zonas parciales y, por tanto, una posición general en el interior de la respectiva palabra de código, con la que se combina después la información incremental. Un proceder de este tipo también se propone, por ejemplo, en la publicación que se ha mencionado anteriormente. Se considera problemático que la precisión resultante de una interpolación con arista de este tipo se vea influida negativamente por efectos de difracción y por la divergencia posiblemente presente de la fuente de luz, de tal forma que se pueden producir errores durante la determinación de la posición. Esto es particularmente el caso cuando se utilizan dispositivos de medición de la posición de mayor resolución con menores anchuras de las zonas parciales.With the use of such Manchester encodings in absolute position measurement devices occur two typical problem complexes. First of all it must be guaranteed basically that the partial zones are read correctly or that the detector elements used for this are selected so correct to assign to a given sequence of two zones partial also the correct logic signal or bit value correct ZERO (0) or ONE (1). With reference to this problem, the publication mentioned above does not provide data additional. Otherwise, absolute position information generated by a Manchester encoding is not enough accurate regarding the resolution. This means that it is expected as a rule combine absolute position information with a position information of an incremental position measurement of higher resolution. To generate from the information of absolute code of more general resolution an information of higher resolution position, which can be combined with the measurement of the incremental position, in the code word recently explored is first determined by interpolation with edge transitions between different partial zones and, by therefore, a general position within the respective word of code, with which the incremental information is then combined. Such a procedure is also proposed, for example, in the publication mentioned above. Is considered problematic that the precision resulting from an interpolation with edge of this type is negatively influenced by the effects of diffraction and due to the possibly present divergence of the source of light, so that errors can occur during position determination. This is particularly the case when  higher position measurement devices are used resolution with smaller widths of partial areas.

A partir del documento EP 0 635 700 A1 se conoce un dispositivo de medición de la posición genérico en el que se genera una información de posición absoluta a partir de la exploración de una única pista codificada. Uno de los ejemplos de realización describe una pista codificada con tres zonas parciales diferentes.From EP 0 635 700 A1 it is known a device for measuring the generic position in which generates absolute position information from the Scan of a single encoded track. One of the examples of embodiment describes a coded track with three partial zones different.

Un dispositivo de medición de la posición para la determinación de la posición absoluta se conoce adicionalmente a partir del documento GB 2 297 840 A. Para esto se utiliza en paralelo a una pista codificada de manera pseudoaleatoria una pista adicional con tres zonas parciales diferentes.A position measuring device for the determination of the absolute position is additionally known as from GB 2 297 840 A. For this it is used in parallel to a track coded pseudorandomly a track additional with three different partial zones.

El documento US 4.774.494 describe una variante adicional de una graduación con tres zonas parciales diferentes, donde las mismas presentan colores diferentes. La graduación propuesta, sin embargo, se utiliza en un dispositivo de medición de la posición incremental.US 4,774,494 describes a variant additional graduation with three different partial zones, where they have different colors. The graduation proposal, however, is used in a measuring device the incremental position.

Es objetivo de la presente invención indicar un dispositivo de medición de la posición que sea adecuado para la determinación de la posición absoluta y con el que, a partir de una única pista, se pueda obtener una señal de la posición absoluta legible con una mayor resolución.It is the objective of the present invention to indicate a position measuring device that is suitable for the determination of the absolute position and with which, from a single track, you can get a signal of the absolute position readable with a higher resolution.

Este objetivo se resuelve por un dispositivo de medición de la posición con las propiedades caracterizantes de la reivindicación 1.This goal is solved by a device of position measurement with the characterizing properties of the claim 1.

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Se obtienen realizaciones ventajosas del dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención a partir de las medidas que se indican en las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.Advantageous embodiments of the position measuring device according to the invention from the measures indicated in the claims dependent of claim 1.

De acuerdo con la invención se prevé ahora utilizar en el lado de la escala en total al menos tres zonas parciales con diferentes propiedades ópticas en una pista. Para esto, en una primera combinación de dos zonas parciales sucesivas, diferentes, se asigna claramente una primera señal lógica y a una segunda combinación de dos zonas parciales sucesivas, diferentes, se asigna claramente una segunda señal lógica. La primera y la segunda combinación se diferencian entre sí.According to the invention, it is now foreseen use on the side of the scale in total at least three zones partials with different optical properties in a track. For this, in a first combination of two successive partial zones, different, a first logical signal is clearly assigned and a second combination of two successive, different partial zones, a second logical signal is clearly assigned. The first and the Second combination differ from each other.

Mediante estas medidas se garantiza de aquí en adelante una codificación clara de la posición de palabra de bit recientemente leída sin que se necesiten para esto informaciones adicionales. A esto se añade que de este modo también se puede garantizar una detección de posibles señales leídas de manera errónea.By means of these measures it is guaranteed from here on forward a clear coding of the bit word position recently read without the need for this information additional. To this is added that in this way you can also ensure detection of possible read signals so wrong.

Debido a la disposición periódica de una de las zonas parciales sobre la escala se puede garantizar mediante correspondientes medidas en el lado de la exploración que además de la información de la posición absoluta también se pueda generar al menos una señal incremental general, a la que se puede recurrir para la formación de un valor de la posición absoluta de alta resolución. En este caso no se requiere una interpolación con arista, como se ha explicado anteriormente, es decir, en base a las consideraciones de acuerdo con la invención ahora también se pueden realizar dispositivos de medición de la posición de alta resolución.Due to the periodic arrangement of one of the partial areas on the scale can be guaranteed by corresponding measurements on the exploration side that in addition to absolute position information can also be generated by minus a general incremental signal, which can be used to the formation of an absolute high position value resolution. In this case an interpolation with edge, as explained above, that is, based on the considerations according to the invention can now also be perform high position measurement devices resolution.

Básicamente se puede disponer cada una de las tres zonas parciales diferentes de forma periódica sobre la escala, es decir, tanto las primeras, las segundas como las terceras zonas parciales.Basically you can arrange each of the three different partial zones periodically on the scale, that is to say, both the first, the second and the third zones partial.

Con respecto a la configuración de las terceras zonas parciales existen diferentes posibilidades, cuando las primeras y segundas zonas parciales presentan propiedades ópticas complementarias. De este modo, por ejemplo, en una posible variante para las terceras zonas parciales se puede seleccionar una propiedad óptica que se sitúa entre las propiedades ópticas de las primeras y segundas zonas parciales configuradas de forma complementaria. En una variante adicional, las terceras zonas parciales presentan una subestructura periódica a partir de la cual se puede obtener una señal incremental precisa adicional que sirve para el aumento adicional de la resolución durante la determinación de la posición absoluta.Regarding the configuration of the third parties partial areas there are different possibilities, when first and second partial zones have optical properties complementary. Thus, for example, in a possible variant for the third partial zones you can select a property optic that is between the optical properties of the first and second partial zones configured in a complementary way. In an additional variant, the third partial zones present a periodic substructure from which you can obtain a additional precise incremental signal that serves to increase additional resolution during position determination absolute.

En el lado de exploración se requiere, para la generación de las diferentes señales de exploración debido a las medidas de acuerdo con la invención, en una posible realización solamente un único equipo de detector con varios elementos de detector mediante el que se pueden generar todas las señales de exploración.On the exploration side it is required, for the generation of the different scanning signals due to the measures according to the invention, in a possible embodiment only a single detector equipment with several elements of detector through which all the signals of exploration.

La presente invención se puede utilizar, evidentemente, sistemas a trasluz y en sistemas por luz incidente; asimismo también se pueden configurar de acuerdo con la invención dispositivos de medición de la posición lineales y rotatorios. Por lo demás, las consideraciones de acuerdo con la invención también se pueden transferir a sistemas que comprenden en el lado de la escala más de tres zonas parciales diferentes.The present invention can be used, obviously, systems in light and in systems for incident light; they can also be configured according to the invention linear and rotary position measuring devices. By otherwise, considerations according to the invention are also can transfer to systems that comprise on the side of the scale more than three different partial zones.

Se obtienen ventajas y detalles adicionales de la presente invención a partir de la siguiente descripción de ejemplos de realización mediante los dibujos adjuntos.Additional advantages and details of the present invention from the following description of Examples of realization by the attached drawings.

Se muestra:It shows:

En la Figura 1, una vista esquematizada de un primer ejemplo de realización del dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención con una primera variante de una escala adecuada junto con una unidad de exploración;In Figure 1, a schematic view of a first embodiment of the measuring device of the position according to the invention with a first variant of a adequate scale along with an exploration unit;

En la Figura 2, una vista en alzado sobre una parte de un segundo ejemplo de realización de una escala adecuada junto con un equipo de detector indicado de forma esquematizada;In Figure 2, an elevation view on a part of a second example of realization of a suitable scale together with a detector equipment indicated schematically;

En la Figura 3a, un primer esquema modular para la explicación del procesamiento de las señales generadas por el equipo de detector en la Figura 2;In Figure 3a, a first modular scheme for the explanation of the processing of the signals generated by the detector equipment in Figure 2;

En la Figura 3b, un segundo esquema modular para la explicación del procesamiento de las señales generadas por el equipo de detector en la Figura 2;In Figure 3b, a second modular scheme for the explanation of the processing of the signals generated by the detector equipment in Figure 2;

En la Figura 4, una vista en alzado sobre una parte de un tercer ejemplo de realización de una escala adecuada junto con un equipo de detector indicado de forma esquematizada;In Figure 4, an elevation view on a part of a third example of realization of a suitable scale together with a detector equipment indicated schematically;

En la Figura 5, un esquema modular para la explicación del procesamiento de las señales generadas por el equipo de detector de la Figura 4;In Figure 5, a modular scheme for the explanation of the processing of the signals generated by the equipment  of detector of Figure 4;

En las Figuras 6a - 6c, respectivamente las señales generadas de la zona de la escala mostrada en la Figura 4.In Figures 6a - 6c, respectively signals generated from the area of the scale shown in Figure Four.

En la Figura 1 se representa de forma esquematizada un primer ejemplo de realización de un dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención incluyendo un primer ejemplo de realización de una escala adecuada. El dispositivo de medición de la posición, configurado como un sistema a trasluz lineal, comprende una escala 1, cuya configuración concreta se explicará más detalladamente a lo largo de la siguiente descripción, y una unidad de exploración 20 móvil al menos en un sentido de la medición x con respecto a la escala 1. En el lado de la unidad de exploración 20 se dispone una fuente de luz 21, una óptica de colimador 23 así como un equipo de detector 22, que se compone de una pluralidad k de elementos de detector individuales 22.1, 22.2., .... 22.k, que se disponen de forma periódica en el sentido de la medición x. Como fuente de luz 21 se considera en este punto, por ejemplo, un LED, como equipo de detector 22 sirve una serie de fotodiodos con k elementos de detector adyacentes 22.1, ... 22.k.In Figure 1 it is represented schematized a first embodiment of a device position measurement according to the invention including a First example of realization of a suitable scale. He position measuring device, configured as a system with linear light, it includes a scale 1, whose configuration concrete will be explained in more detail throughout the following description, and a mobile scanning unit 20 at least in one direction of measurement x with respect to scale 1. On the side of the scanning unit 20 is arranged a light source 21, a collimator optics 23 as well as detector equipment 22, which it consists of a plurality k of individual detector elements 22.1, 22.2., .... 22.k, which are arranged periodically in the direction of measurement x. As a light source 21 it is considered in this point, for example, an LED, as detector equipment 22 serves a series of photodiodes with adjacent detector elements 22.1, ... 22.k.

La escala 1 y la unidad de exploración 20 del dispositivo de medición de la posición están unidas con dos objetos móviles entre sí en el sentido de la medición x, cuya posición relativa se tiene que determinar. Los dos objetos pueden ser, por ejemplo, una herramienta y una pieza a trabajar en una máquina herramienta controlada numéricamente. Con ayuda del dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención se puede generar por una exploración fotoeléctrica de la escala 1 y la combinación posterior de las diferentes señales de exploración generadas, una información de la posición absoluta POS_{ABS} de alta resolución. Como señales de exploración se producen una señal de posición absoluta ABS, una señal incremental general INC_{G} así como una señal incremental precisa INC_{F}, lo que se explicará detalladamente a continuación. La combinación de las diferentes señales de exploración hasta formar una información de posición absoluta POS_{ABS} se puede realizar tanto directamente en el dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención como en una unidad de evaluación posterior, no representada, a la que se suministran las diferentes señales de exploración. Una unidad de evaluación de este tipo puede ser, a modo de ejemplo, un control numérico de maquinaria herramienta.Scale 1 and scan unit 20 of position measuring device are linked with two objects mobile to each other in the direction of measurement x, whose position relative has to be determined. The two objects can be, by example, a tool and a piece to work on a machine numerically controlled tool. With the help of the device position measurement according to the invention can be generated  by a photoelectric exploration of scale 1 and the combination after the different scan signals generated, a POS_ {ABS} high position absolute position information. As scan signals a position signal is produced Absolute ABS, a general incremental signal INC_ {G} as well as a precise incremental signal INC_ {F}, which will be explained in detail below. The combination of the different scan signals to form position information Absolute POS_ {ABS} can be done both directly in the position measuring device according to the invention as in a subsequent evaluation unit, not represented, to the that the different scan signals are supplied. A evaluation unit of this type can be, by way of example, a numerical control of machine tools.

Para la descripción adicional de un ejemplo de realización concreto de una escala adecuada se hace referencia ahora a la Figura 2, que muestra una vista en alzado sobre una parte de una escala 10 junto con un equipo de detector 2 indicado de forma esquemática, adecuado para la exploración. Como se puede observar a partir de la Figura 2, la escala 10 presenta primeras, segundas y terceras zonas parciales TB1, TB2, TB3 dispuestas a lo largo del sentido de la medición x, que poseen en el sentido de la medición x todas la misma anchura b_{TB}, sin embargo, propiedades ópticas diferentes. En el presente ejemplo de una escala 10 para un sistema a trasluz, las primeras zonas parciales TB1 están configuradas opacas, las segundas zonas parciales TB2, completamente translúcidas. Por lo demás, de acuerdo con la invención se prevé una tercera categoría de zonas parciales TB3 en el lado de la escala. Las terceras zonas parciales TB3 poseen una propiedad óptica a su vez diferente con respecto a las primeras y las segundas zonas parciales TB1, TB2. En el ejemplo de realización de la Figura 2, las terceras zonas parciales TB3 están configuradas semitranslúcidas y, por lo tanto, poseen una propiedad óptica que se sitúa, con respecto a la característica de transmisión óptica, entre las características de transmisión de las primeras y las segundas zonas parciales TB1 y TB2. Las mismas presentan propiedades ópticas complementarias entre sí debido a la configuración que se ha mencionado opaca o completamente translúcida.For further description of an example of concrete realization of a suitable scale reference is made now to Figure 2, which shows an elevation view on a part of a scale 10 together with a detector equipment 2 indicated of Schematic form, suitable for exploration. How can observe from Figure 2, scale 10 presents first, second and third partial zones TB1, TB2, TB3 arranged at along the direction of measurement x, which they possess in the sense of measurement x all the same width b_ {TB}, however, different optical properties In the present example of a scale 10 for a light system, the first partial zones TB1 opaque, the second partial zones TB2 are configured, completely translucent. For the rest, according to the invention a third category of partial zones TB3 is envisaged in The side of the scale. The third partial zones TB3 have a optical property in turn different from the first and the second partial zones TB1, TB2. In the embodiment example in Figure 2, the third partial zones TB3 are configured semi-translucent and therefore have an optical property that stands, with respect to the optical transmission characteristic, between the transmission characteristics of the first and the second partial zones TB1 and TB2. They have properties optics complementary to each other due to the configuration that You mentioned opaque or completely translucent.

En el ejemplo de la Figura 2, las primeras zonas parciales TB1 se disponen a lo largo del sentido de la medición x de forma periódica sobre la escala 10. Su periodo se indica en lo sucesivo como período de graduación general TP_{G} y se corresponde preferiblemente al doble de la anchura b_{TB} de las zonas parciales TB1, TB2, TB3, es decir,In the example in Figure 2, the first zones partial TB1 are arranged along the direction of measurement x periodically on scale 10. Its period is indicated in successive as general graduation period TP_ {G} and it preferably corresponds to twice the width b TB of the partial zones TB1, TB2, TB3, that is,

100100

La escala 10 representada comprende en principio una denominada codificación Manchester. Esto significa esencialmente que a dos combinaciones diferentes de dos zonas parciales TB3, TB1 o TB2, TB1 diferentes, sucesivas, se asigna respectivamente de forma clara una señal lógica. En el presente ejemplo se asigna a una primera combinación de terceras y primeras zonas parciales TB3, TB1 sucesivas la primera señal lógica UNO (1), a una segunda combinación de segundas y primeras zonas parciales sucesivas TB2, TB1, la segunda señal lógica CERO (0). Por la sección representada en la Figura 2 de la escala 10 se produce, por lo tanto, partiendo desde la izquierda como sucesión de las diferentes señales lógicas, como se indica, la secuencia de bits o la palabra de bit 1; 1; 0; 0; etc. Por una secuencia de este tipo de varias señales lógicas CERO (0) y UNO (1) se puede caracterizar a lo largo de la escala 10 en el sentido de la medición x de forma conocida una posición absoluta clara como palabra de código o se puede generar una señal de posición absoluta ABS. A modo de ejemplo, una secuencia de este tipo de varias señales lógicas se puede corresponder a una codificación pseudoaleatoria, a partir de la que se puede derivar una posición absoluta definida a lo largo de la escala de medición 10.The scale 10 represented comprises in principle a so-called Manchester coding. This essentially means  than to two different combinations of two partial zones TB3, TB1 or TB2, TB1 different, successive, is assigned respectively of Clearly a logical signal. In the present example it is assigned to a first combination of third and first partial zones TB3, TB1 successive the first logical signal ONE (1), to a second combination  of second and first successive partial zones TB2, TB1, the second logic signal ZERO (0). By the section represented in the Figure 2 of scale 10 is produced, therefore, starting from the left as a succession of the different logical signals, such as indicated, the sequence of bits or the word of bit 1; one; 0; 0; etc.  By such a sequence of several logical signals ZERO (0) and ONE (1) can be characterized along scale 10 in the measurement direction x in an known way an absolute position clear as a code word or a signal can be generated ABS absolute position. As an example, a sequence of this type of several logical signals can correspond to a pseudorandom coding, from which it can be derived an absolute position defined along the measurement scale 10.

El caso del sistema a trasluz que se ha explicado, las diferentes propiedades ópticas de las diferentes zonas parciales TB1, TB2, TB3 son translucideces ópticas diferentes; las primeras y segundas zonas parciales TB1, TB2 presentan para esto propiedades ópticas complementarias, lo que a su vez tiene como consecuencia la configuración de las primeras zonas parciales TB1 completamente opacas o las segundas zonas parciales TB2 completamente translúcidas. Alternativamente a la configuración explicada del sistema a trasluz, evidentemente se puede producir la configuración de las zonas parciales TB1, TB2 también a la inversa a la variante explicada como zonas parciales completamente opacas o zonas parciales completamente translúcidas.The case of the light system that has been explained, the different optical properties of the different partial zones TB1, TB2, TB3 are optical translucences different; the first and second partial zones TB1, TB2 they have complementary optical properties for this, which in their time has as a consequence the configuration of the first zones partial TB1 completely opaque or the second partial zones TB2 completely translucent. Alternatively to the configuration explained of the system to light, obviously the configuration of partial zones TB1, TB2 also in reverse to the variant explained as partially opaque partial zones or fully translucent partial areas.

Por lo demás es posible aplicar los principios de acuerdo con la invención incluso en un sistema de luz incidente. Esto tendría como consecuencia que las diferentes propiedades ópticas serían entonces diferentes propiedades ópticas de reflexión de las zonas parciales TB1, TB2. A modo de ejemplo, entonces las primeras zonas parciales TB1 estarían configuradas de forma no reflectante, por el contrario, las segundas zonas parciales TB2 reflectantes, o viceversa. De forma correspondiente, la propiedad óptica de las terceras zonas parciales TB3 se tendría que seleccionar de tal forma que las mismas presentaran una característica de reflexión que se situara entre las de las primeras y segundas zonas parciales TB1, TB2, es decir, a modo de ejemplo, estuvieran configuradas semi-reflectantes.Otherwise it is possible to apply the principles according to the invention even in an incident light system. This would result in the different properties optical would then be different optical reflection properties of the partial zones TB1, TB2. As an example, then the first partial zones TB1 would be configured not reflective, on the contrary, the second partial areas TB2 reflective, or vice versa. Correspondingly, the property optics of the third partial zones TB3 would have to select in such a way that they present a reflection characteristic that will be placed between those of the first and second partial zones TB1, TB2, that is, by way of example, were configured semi-reflective

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Por lo demás, en el marco de la presente invención existen posibilidades adicionales para la realización de las diferentes propiedades ópticas de las tres zonas parciales TB1 - TB3. De este modo, las mismas también podrían poseer, por ejemplo, diferentes colores. Además sería posible configurar las mismas con subestructuras de graduación periódicas que presentaran respectivamente proporciones de graduación diferentes, etc.For the rest, within the framework of this invention there are additional possibilities for the realization of the different optical properties of the three partial zones TB1 - TB3 In this way, they could also have, for example, different colors. It would also be possible to configure them with periodic graduation substructures to present respectively different graduation rates, etc.

Además, alternativamente también es posible asignar las señales lógicas CERO (0) y UNO (1) a otras combinaciones de la secuencia de dos zonas parciales sucesivas de las explicadas en anterior ejemplo.In addition, alternatively it is also possible assign the logic signals ZERO (0) and ONE (1) to other combinations  of the sequence of two successive partial zones of those explained In the previous example.

Para la exploración de la escala 10 se proporciona en el lado de la unidad de exploración un equipo de detector 2, que comprende una serie de elementos de detector 2.1 - 2.12 dispuestos de forma periódica en el sentido de la medición x. En el presente ejemplo, el equipo de detector 2 comprende en total doce elementos de detector 2.1 - 2.12 que tienen en el sentido de la medición respectivamente una anchura b_{DET} = b_{TB}/2, que se corresponde a la mitad de la anchura b_{TB} de las zonas parciales TB1 - TB3 en la escala 10.For the exploration of scale 10, provides on the side of the scanning unit a team of detector 2, comprising a series of detector elements 2.1 - 2.12 periodically arranged in the direction of measurement x. In the present example, detector equipment 2 comprises in total twelve detector elements 2.1 - 2.12 that have in the sense of the measurement respectively a width b_ {DET} = b_ {TB} / 2, which  corresponds to half the width b_ {TB} of the zones partial TB1 - TB3 on scale 10.

Durante la exploración de la escala 10 se producen para las diferentes zonas parciales TB1 - TB3 en el lado de los elementos de detector 22.1 - 22.6 valores de señal o niveles de señal definidos, donde para la explicación posterior se asignan a las zonas parciales individuales TB1 - TB3 los siguientes niveles de señal en el lado del detector:During the exploration of scale 10, produce for the different partial zones TB1 - TB3 on the side of detector elements 22.1 - 22.6 signal values or levels defined signal, where for subsequent explanation are assigned to the individual partial zones TB1 - TB3 the following levels Signal on the detector side:

TB1:TB1:
Nivel de señal 0Signal Level 0

TB2:TB2:
Nivel de señal 1Signal Level 1

TB3:TB3:
Nivel de señal 0,50.5 signal level

En el ejemplo representado de la Figura 2, como consecuencia, los elementos de detector 2.1, 2.2 proporcionan el nivel de señal 0,5, los elementos de detector 2.3, 2.4, el nivel de señal 0, los elementos de detector 2.9, 2.10, el nivel de señal 1, etc. A las combinaciones predeterminadas de dos niveles de señal sucesivos en el sentido de la medición x de zonas parciales diferentes se asignan ahora determinadas señales lógicas CERO (0), UNO (1). Para esto se aplican las siguientes normas de asignación:In the example shown in Figure 2, as consequently, the detector elements 2.1, 2.2 provide the signal level 0.5, detector elements 2.3, 2.4, the level of signal 0, detector elements 2.9, 2.10, signal level 1, etc. To the default combinations of two signal levels successive in the sense of measurement x of partial zones different certain ZERO logic signals (0) are now assigned, ONE 1). For this, the following rules of assignment:

101101

En este ejemplo, por técnica de conmutación, las normas de asignación se transforman de tal forma que siempre se genera la diferencia de los niveles de señal de zonas parciales adyacentes TB1 - TB3 y la señal de diferencia resultante DIF se asigna de acuerdo con las siguientes directrices claramente a una de las dos señales lógicas CERO (0) o UNO (1):In this example, by switching technique, the allocation rules are transformed in such a way that you always generates the difference of the signal levels of partial zones Adjacent TB1 - TB3 and the resulting difference signal DIF will be Assign according to the following guidelines clearly to one of the two logic signals ZERO (0) or ONE (1):

102102

Si se produce una señal de diferencia DIF que se desvía de los dos intervalos de valores que se han indicado, es decir, a modo de ejemplo, DIF < 0, se interpreta esto como un error durante la selección de los elementos de detector correctos 2.1 - 2.12. De este modo, por ejemplo, la lectura de una primera y tercera zona parcial TB1, TB3 sucesiva suministra una señal de diferencia con el valor DIF = -0,5, de forma análoga a esto, primeras y segundas zonas parciales TB1, TB2 sucesivas suministran una señal de diferencia con el valor DIF = -1. En ambos casos, debido a las medidas de acuerdo con la invención, básicamente, por la sola formación de la señal de diferencia DIF sin otra información adicional se puede verificar si los elementos del detector se han seleccionado de forma correcta.If a DIF difference signal occurs that is deviates from the two ranges of values that have been indicated, it is say, by way of example, DIF <0, this is interpreted as a error during the selection of the correct detector elements 2.1 - 2.12. Thus, for example, reading a first and third partial zone TB1, successive TB3 supplies a signal of difference with the DIF value = -0.5, analogously to this, first and second partial zones TB1, TB2 successive supply a difference signal with the value DIF = -1. In both cases, due to the measures according to the invention basically by the single formation of the DIF difference signal without another Additional information can be verified if the elements of the detector have been selected correctly.

Evidentemente, en el marco de la presente invención se pueden usar, como alternativa a las normas y directrices de asignación explicadas, también normas alternativas.Obviously, within the framework of this invention can be used, as an alternative to standards and allocation guidelines explained, also standards alternatives.

Debido a la disposición periódica en el lado de la escala de las primeras zonas parciales TB1 con el periodo de graduación general TP_{G} es posible, además de la generación de señales de posición absoluta POS generar del modo que se ha explicado, además de esto, incluso una señal incremental general periódica INC_{G}. La señal incremental general INC_{G} posee un periodo de señal SP_{G} que se obtiene de forma conocida a partir del periodo de graduación general TP_{G} de las primeras zonas parciales TB1 sobre la escala 10. La señal incremental general generada de este modo INC_{G} se puede combinar después de forma conocida con la señal de posición absoluta POS hasta formar un valor de posición absoluta POS_{ABS} de mayor resolución. Para la generación de la señal incremental general INC_{G} no se requiere ningún equipo de detector adicional, para esto se puede recurrir más bien incluso el equipo de detector 2 que se ha explicado anteriormente con los elementos de detector 2.1 - 2.12 dispuestos de forma periódica en el sentido de la medición, que se conmutan después de forma correspondiente y que proporcionan en el lado de salida la señal incremental general INC_{G}.Due to the periodic arrangement on the side of the scale of the first partial zones TB1 with the period of general graduation TP_ {G} is possible, in addition to generating POS absolute position signals generate in the manner that has been explained, in addition to this, even a general incremental signal periodic INC_ {G}. The general incremental signal INC_ {G} has a signal period SP_ {G} that is obtained in a known manner at from the general graduation period TP_ {G} of the first partial zones TB1 on scale 10. The incremental signal General generated in this way INC_ {G} can be combined after known way with the absolute position signal POS to form an absolute position value POS_ {ABS} of higher resolution. For the generation of the general incremental signal INC_ {G} is not requires no additional detector equipment, for this you can use even detector equipment 2 that has been explained above with detector elements 2.1 - 2.12 periodically arranged in the sense of measurement, which commute afterwards correspondingly and they provide in the output side the general incremental signal INC_ {G}.

Una posible variante de conmutación para los elementos de detector 2.1 - 2.12 del ejemplo de la Figura 2 se representa de forma esquemática en las Figuras 3A y 3B. Las dos Figuras 3A y 3B muestran respectivamente la conmutación requerida para la generación de la señal incremental general INC_{G} así como la conmutación para la generación de la señal de posición absoluta ABS. La representación de las variantes de conmutación se realizó en figuras separadas solamente por motivos de simplicidad.A possible switching variant for detector elements 2.1 - 2.12 of the example of Figure 2 are schematically depicted in Figures 3A and 3B. Both Figures 3A and 3B respectively show the required switching for generating the general incremental signal INC_ {G} so such as switching for position signal generation Absolute ABS The representation of the switching variants is performed in separate figures only for reasons of simplicity

Con la referencia 3.1 - 3.4 se indican en la Figura 3A respectivamente elementos de adición que suman las señales de exploración de elementos de detector 2.1 - 2.12 equifásicos hasta las señales de suma S1 - S4; con la referencia 4.1, 4.2 se indican elementos de formación de diferencia que, a partir de las cuatro señales de adición S1 - S4, generan de forma conocida las dos señales incrementales generales INC_{G,0} o, INC_{G,90} con desplazamiento de fase entre sí de 90º.With reference 3.1 - 3.4 they are indicated in the Figure 3A respectively addition elements that sum up the detector element scanning signals 2.1 - 2.12 equiphasic to sum signals S1 - S4; with the reference 4.1, 4.2, elements of difference formation are indicated which, a from the four addition signals S1 - S4, they generate known the two general incremental signals INC_ {G, 0} or, INC_ {G, 90} with phase shift between them of 90º.

Para la generación de la señal de posición absoluta ABS se prevé en primer lugar de acuerdo con la Figura 3B suministrar las señales de exploración de los elementos de detector 2.1 - 2.3 a un elemento de adición 3.5 y las señales de exploración de los elementos de detector 2.2, 2.4 a un elemento de adición 3.6, que suministran en el lado de salida las señales de suma S5, S6. Por lo demás, por los elementos de formación de diferencia D1, D2 se realiza la generación de señales de diferencia DIF1, DIF2 a partir de las señales de exploración de los elementos de detector 2.1, 2.3 así como 2.2, 2.4. Las señales de adición y diferencia S5, S6, D1, D2 se suministran a continuación a cuatro elementos de evaluación K1 - K4, que están configurados, por ejemplo, como comparadores con umbrales de comparador predeterminados y los que se realizan las asignaciones indicadas. Para la generación de la señal de la posición absoluta ABS se requiere solamente la evaluación de las señales de diferencia formadas DIF1, DIF2 de acuerdo con las directrices que se han explicado anteriormente. Mediante los dos elementos de evaluación K3, K4 se realiza por tanto la comprobación de si la respectiva señal de diferencia DIF1, DIF2 se sitúa en el intervalo de valores 0,75 < DIF1, DIF2 o el intervalo de valores 0,75 > DIF1, DIF2 y la asignación o salida correspondiente de la señal lógica UNO (1) o CERO (0) como subseñal de posición absoluta ABS', ABS''. Ya que en el presente ejemplo por zona parcial TB1 - TB3 se disponen respectivamente dos elementos de detector, se generan dos subseñales de posición absoluta ABS', ABS'' que se continúan procesando en el caso de la lectura correcta como señal de posición absoluta ABS.For the generation of the position signal Absolute ABS is first provided in accordance with Figure 3B supply the scanning signals of the detector elements 2.1 - 2.3 to an addition element 3.5 and scan signals of detector elements 2.2, 2.4 to an addition element 3.6, which supply the sum signals S5, S6 on the output side. For the rest, by the difference formation elements D1, D2 the generation of difference signals DIF1, DIF2 is performed at from the scanning signals of the detector elements 2.1, 2.3 as well as 2.2, 2.4. The addition and difference signals S5, S6, D1, D2 are then supplied to four elements of evaluation K1 - K4, which are configured, for example, as comparators with default comparator thresholds and those that perform the indicated assignments. For signal generation of the absolute ABS position only the evaluation of the difference signals formed DIF1, DIF2 according to the guidelines that have been explained above. Through both evaluation elements K3, K4 is therefore performed checking of whether the respective difference signal DIF1, DIF2 is located in the value range 0.75 <DIF1, DIF2 or the range of values 0.75> DIF1, DIF2 and the corresponding assignment or output of the logical signal ONE (1) or ZERO (0) as absolute position sub-signal ABS ', ABS' '. Since in the present example by partial zone TB1 - TB3 two detector elements are arranged respectively, generate two absolute sub-signals ABS ', ABS' 'that continue processing in the case of the correct reading as a signal Absolute position ABS.

Para comprobar si los elementos de detector se han seleccionado de forma correcta se prevé en el presente ejemplo por lo demás la generación de una o dos señales de error F', F''. Para esto, las señales de adición S5, S6 se evalúan en los dos elementos de evaluación K1, K2 de acuerdo con las condiciones indicadas y las señales de salida suministradas por los elementos de evaluación K1, K2 se suministran a continuación con las subseñales de posición absoluta ABS', ABS'' de los elementos de evaluación K3, K4 a los elementos de asociación 5.1, 5.2. Después de la asociación XOR que se realiza en ese lugar se producen en el lado de salida las señales de error F', F'', que puedan adoptar los valores de 0 ó 1. El valor F' = 1 o F'' = 1 se interpreta en este caso como la selección correcta de los elementos de detector, el valor F' = 0 o F'' = 0 como selección errónea de los elementos de detector.To check if the detector elements are have been selected correctly provided in the present example otherwise the generation of one or two error signals F ', F' '. For this, the addition signals S5, S6 are evaluated in both evaluation elements K1, K2 according to the conditions indicated and the output signals supplied by the elements of evaluation K1, K2 are supplied below with the ABS ', ABS' 'absolute position subwords of the elements of evaluation K3, K4 to the elements of association 5.1, 5.2. After of the XOR association that takes place in that place occur in the output side error signals F ', F' ', which may be adopted by values of 0 or 1. The value F '= 1 or F' '= 1 is interpreted in this case as the correct selection of the detector elements, the value F '= 0 or F' '= 0 as the wrong selection of the elements of detector.

Un ejemplo de realización adicional de una escala configurada de forma adecuada incluyendo la exploración prevista de la misma se explica a continuación mediante las Figuras 4, 5 y 6a - 6c. En la Figura 4 se muestra de forma análoga la figura que se ha descrito anteriormente una vista en alzado sobre una parte de una escala 10' junto con un equipo de detector 22' indicado de forma esquemática, que se puede utilizar en un dispositivo de medición de la posición de trasluz lineal. En el lado de la escala se disponen a su vez de acuerdo con la invención tres zonas parciales TB1', TB2', TB3' con diferentes propiedades ópticas a lo largo del sentido de la medición x. Las primeras y segundas zonas parciales TB1', TB2' están configuradas como en el ejemplo explicado anteriormente de forma completamente opaca o completamente translúcida.An additional embodiment example of a scale configured properly including scanning provided for it is explained below by the Figures 4, 5 and 6a - 6c. Figure 4 shows in a similar way the figure described above an elevation view on a part of a scale 10 'together with a detector equipment 22' indicated schematically, which can be used in a linear backlight position measuring device. At side of the scale are arranged in turn according to the invention three partial zones TB1 ', TB2', TB3 'with different properties optical along the direction of measurement x. The first and second partial zones TB1 ', TB2' are configured as in the example explained above in a completely opaque way or completely translucent.

Es diferente al anterior ejemplo de realización, por un lado, la configuración de las terceras zonas parciales TB3' y, por otro lado, el hecho de que ahora las terceras zonas parciales TB3' se disponen a lo largo de la escala de medición 10' de forma periódica en el sentido de la medición x. Las terceras zonas parciales TB3' comprenden en este ejemplo una sub-graduación periódica que se compone a su vez de primeras y segundas sub-zonas parciales TB_{SUB1}, TB_{SUB2} dispuestas de forma periódica en el sentido de la medición x con diferentes propiedades ópticas. Las primeras y segundas sub-zonas parciales TB_{SUB1}, TB_{SUB2} están configuradas en el ejemplo mostrado opacas o completamente translúcidas; el periodo de la disposición de las primeras y segundas sub-zonas parciales TB_{SUB1}, TB_{SUB2} se denomina en lo sucesivo periodo de graduación preciso TP_{F} e indica en el sentido de la medición x la extensión de las primeras y segundas sub-zonas parciales TB_{SUB1}, TB_{SUB2} sucesivas. Además de la generación de una señal de posición absoluta ABS y una señal incremental general INC_{G} de forma análoga al anterior ejemplo, esta variante de una escala 10' adecuada permite debido a la selección de la configuración de las terceras zonas parciales TB3' además la creación de una señal incremental precisa INC_{F}, cuya resolución es mayor que la de la señal incremental general INC_{G}. La formación del valor absoluto de posición POS_{ABS} por lo tanto, es posible con una precisión todavía mayor.It is different from the previous example of realization, on the one hand, the configuration of the third partial zones TB3 ' and, on the other hand, the fact that now the third partial zones TB3 'are arranged along the measuring scale 10' so periodic in the sense of measurement x. The third zones partial TB3 'comprise in this example a periodic sub-graduation which is composed in turn of first and second sub-zones TB_ {SUB1}, TB_ {SUB2} periodically arranged in the direction of the x measurement with different optical properties. The first and second sub-zones TB_ {SUB1}, TB_ {SUB2} are configured in the example shown opaque or completely translucent; the period of disposition of first and second sub-zones TB_ {SUB1}, TB_ {SUB2} is hereinafter referred to as the precise graduation TP_ {F} and indicates in the direction of measurement x the extension of the first and second sub-zones partial TB_ {SUB1}, TB_ {SUB2} successive. Besides the generation of an absolute ABS position signal and a signal incremental general INC_ {G} analogously to the previous example, this variant of a suitable 10 'scale allows due to the selection of the configuration of the third partial zones TB3 ' also the creation of a precise incremental signal INC_ {F}, whose resolution is greater than that of the general incremental signal INC_ {G}. The formation of the absolute position value POS_ {ABS} therefore, it is possible with even greater precision.

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En el caso de este ejemplo se produce junto con determinadas medidas de dimensionado en el lado de exploración que se tienen que explicar a continuación, por lo demás, una denominada exploración de campo único durante la generación de las diferentes señales incrementales INC_{G}, INC_{F}. Por esto se tiene que entender una exploración en la que todos los componentes de la señal con desplazamiento de fase de las señales incrementales INC_{G} o INC_{F} se producen por la exploración de un único periodo de graduación TP_{G} o TP_{F} sobre la escala 10'. Se tiene considerar una ventaja decisiva de una exploración de este tipo su insensibilidad con respecto a contaminaciones locales de la escala, ya que entonces todas las señales parciales generadas con desplazamiento de fase, que contribuyen a las diferentes señales incrementales INC_{G}, INC_{F}, se ven influidas del mismo modo.In the case of this example it occurs together with certain dimensioning measurements on the scanning side that they have to explain then, otherwise, a so-called single field exploration during the generation of the different incremental signals INC_ {G}, INC_ {F}. This is why you have to understand an exploration in which all the components of the phase shift signal of incremental signals INC_ {G} or INC_ {F} are produced by scanning a single Graduation period TP_ {G} or TP_ {F} on the 10 'scale. Be have to consider a decisive advantage of an exploration of this type its insensitivity with respect to local contamination of the scale, since then all the partial signals generated with phase shift, which contribute to the different signals incremental INC_ {G}, INC_ {F}, are influenced by it mode.

Básicamente se tiene que mantener la siguiente relación (2) para la relación del periodo de graduación general TP_{G} y el periodo de graduación preciso TP_{F} en el lado de la escala 10':Basically you have to keep the following relationship (2) for the general graduation period relationship TP_ {G} and the precise graduation period TP_ {F} on the side of 10 'scale:

103103

con n = 1, 2, 3, ...with n = 1, 2, 3, ...

Además de la generación de una señal de posición absoluta ABS, la escala, junto con determinadas medidas en el lado de exploración, que se explicarán a continuación, permite como ya se ha mencionado la generación de una señal incremental general INC_{G} así como una señal incremental precisa INC_{F}. Por simplicidad, en lo sucesivo siempre se hará referencia a una señal incremental general o precisa INC_{G} o INC_{F}, a pesar de que en la práctica se genera habitualmente respectivamente un par de señales de este tipo que poseen un desplazamiento de fase entre sí de 90º.In addition to generating a position signal Absolute ABS, the scale, along with certain measures on the side of exploration, which will be explained below, allows as already mentioned the generation of a general incremental signal INC_ {G} as well as a precise incremental signal INC_ {F}. By simplicity, hereafter always refer to a signal incremental general or accurate INC_ {G} or INC_ {F}, even though in practice, a couple of signals of this type that have a phase shift with each other of 90º.

La señal incremental general INC_{G} se produce como el anterior ejemplo a partir de la exploración de las zonas parciales TB3' dispuestas de forma periódica con el periodo de graduación general TP_{G} sobre la escala 10', donde en este caso se disponen ahora las terceras zonas parciales TB3' de forma correspondientemente periódica. La señal incremental precisa INC_{F} se genera por la exploración de la subestructura de graduación en las terceras zonas parciales TB3', donde hay una disposición periódica de sub-zonas parciales con el periodo de graduación preciso TP_{F}.The general incremental signal INC_ {G} is produced as the previous example from the exploration of TB3 'partial zones arranged periodically with the period of general graduation TP_ {G} on the 10 'scale, where in this case the third partial zones TB3 'are now arranged correspondingly periodic. The precise incremental signal INC_ {F} is generated by scanning the substructure of graduation in the third partial zones TB3 ', where there is a periodic provision of partial sub-zones with the precise graduation period TP_ {F}.

Además de la señal de posición absoluta ABS, en esta variante, por tanto, están disponibles dos señales incrementales INC_{G}, INC_{F} con diferente resolución para el procesamiento adicional y la formación de un valor absoluto de posición POS_{ABS} con gran resolución. En el caso del ejemplo de un periodo de graduación general TP_{G} = 160 \mum seleccionado en el lado de la escala 10' y un periodo de graduación preciso TP_{F} = 20 \mum se producen con una exploración correspondiente señales incrementales generales INC_{G} con el periodo de señal SP_{G} = 160 \mum o señales incrementales precisas INC_{F} con el periodo de señal SP_{F} = 20 \mum. En este ejemplo, como consecuencia, la magnitud n se selecciona a partir de la Ec. (2) n = 4.In addition to the absolute ABS position signal, in this variant, therefore, two signals are available incremental INC_ {G}, INC_ {F} with different resolution for the additional processing and the formation of an absolute value of POS_ {ABS} position with high resolution. In the case of the example of a general graduation period TP_ {G} = 160 \ mum selected on the side of the 10 'scale and a precise graduation period TP_ {F} = 20 \ mum occur with a scan corresponding general incremental signals INC_ {G} with the signal period SP_ {G} = 160 µm or incremental signals you need INC_ {F} with the signal period SP_ {F} = 20 µm. In this example, as a consequence, the magnitude n is selected at from Eq. (2) n = 4.

Para la generación de las diferentes señales de exploración ABS, INC_{F} e INC_{G} se requieren en el lado de la unidad de exploración, particularmente junto con la configuración o el dimensionado del equipo de detector 22', determinadas medidas en el dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la invención, que se explicarán a continuación.For the generation of the different signals of ABS scan, INC_ {F} and INC_ {G} are required on the side of the scanning unit, particularly along with the configuration or the dimensioning of detector equipment 22 ', certain measures in the position measuring device according to the invention, which will be explained below.

Como se puede observar a partir de la Figura 4, el equipo de detector 22' utilizado comprende en este ejemplo globalmente k = 64 elementos de detector individuales 22.1' - 22.64' que se disponen periódicamente en el sentido de la medición x.As can be seen from Figure 4, the detector equipment 22 'used comprises in this example globally k = 64 individual detector elements 22.1 '- 22.64' which are periodically arranged in the direction of the measurement x.

Para garantizar en este ejemplo la exploración de campo único que se ha mencionado se disponen en el lado de la detección por periodo de graduación general TP_{G} globalmente N = 16 elementos de detector. En el caso general de una exploración deseada de campo único, durante la que, por periodo de graduación explorado, se tienen que generar cuatro señales incrementales con desplazamiento de fase de 90º, se tienen que disponer de acuerdo con la siguiente relaciónTo guarantee exploration in this example Single-field mentioned above are arranged on the side of the detection by general graduation period TP_ {G} globally N = 16 detector elements. In the general case of an exploration desired single field, during which, by graduation period scanned, four incremental signals have to be generated with 90º phase shift, they have to be arranged according with the following relationship

104104

con n = 2, 3, ...with n = 2, 3, ...

elementos de detector por periodo de graduación general TP_{G} en el lado de exploración, cuando la relación del periodo de graduación general y preciso se ha seleccionado de acuerdo con la Ec. (2). Un dimensionado de este tipo garantiza la exploración de campo único durante la generación de las señales incrementales precisas INC_{F} y durante la generación de las señales incrementales generales INC_{G}.detector elements per graduation period general TP_ {G} on the scanning side, when the ratio of General and accurate graduation period has been selected from according to Eq. (2). A dimensioning of this type guarantees the single field scan during signal generation precise incremental INC_ {F} and during the generation of general incremental signals INC_ {G}.

Básicamente, para garantizar la exploración de campo único durante la generación prevista de cuatro señales de exploración con desplazamiento de fase a partir de un único periodo de graduación, se tienen que disponer como consecuencia al menos cuatro elementos de detector por periodo de graduación. Esto significa que en el caso de la generación única de una señal incremental general INC_{G} de acuerdo con el anterior ejemplo, como consecuencia se tienen que disponer al menos cuatro elementos de detector por periodo de graduación general TP_{G} o un múltiplo de número entero de esto. En el caso de la generación adicional de una señal incremental precisa INC_{F} se tiene que garantizar de forma análoga a esto que por periodo de graduación preciso TP_{F} se dispongan al menos cuatro elementos de detector en el sentido de la medición o, en un caso dado, un múltiplo de número entero de esto.Basically, to ensure the exploration of single field during the planned generation of four signals from phase shift scan from a single period graduation, they must be arranged as a result at least Four detector elements per graduation period. This means that in the case of the single generation of a signal incremental general INC_ {G} according to the previous example, as a consequence at least four elements have to be arranged of detector by general graduation period TP_ {G} or a integer multiple of this. In the case of the generation additional of an accurate incremental signal INC_ {F} has to guarantee analogously to this that by graduation period precise TP_ {F} at least four detector elements are arranged in the sense of measurement or, in a given case, a multiple of whole number of this.

En la Figura 5 se ilustra la conmutación de los elementos de detector 22.1' - 22.64' en el interior del equipo de detector 22 del ejemplo de la Figura 4, que se proporcionan para la generación de las diferentes señales de exploración ABS, INC_{G}, e INC_{F}. Para esto, por motivos de simplicidad solamente se representa una parte de los k = 64 elementos de detector 22.1' - 22.64' utilizados en total para la generación de la señal.Figure 5 illustrates the switching of the detector elements 22.1 '- 22.64' inside the equipment detector 22 of the example of Figure 4, which are provided for the generation of the different ABS scan signals, INC_ {G}, and INC_ {F}. For this, for reasons of simplicity only represents a part of the k = 64 detector elements 22.1 '- 22.64 'used in total for signal generation.

Como ya se ha mencionado anteriormente, en la práctica se produce respectivamente un par de señales incrementales generales con desplazamiento de fase INC_{G,0}, INC_{G,90}, y señales incrementales precisas INC_{F,0}, INC_{F,90}, que, hasta ahora por simplicidad se han denominado respectivamente señales incrementales generales INC_{G} o señales incrementales precisas INC_{F}.As already mentioned above, in the practice occurs respectively a pair of incremental signals General with phase shift INC_ {G, 0}, INC_ {G, 90}, and precise incremental signals INC_ {F, 0}, INC_ {F, 90}, which, so far for simplicity they have been named respectively general incremental signals INC_ {G} or incremental signals precise INC_ {F}.

Con las referencias 23.1 - 23.17 se indican en el esquema de conmutación de la Figura 5 respectivamente elementos de adición que realizan una suma de las señales presentes respectivamente en el lado de entrada. Por los elementos de formación de diferencia indicados con las referencias 24.1 - 24.5 se realiza una resta o formación de diferencia de las señales presentes en la entrada. Con ayuda de los elementos indicados por las referencias 25.1 - 25.5 ó 26.1 - 26.2 se realiza la respectiva operación aritmética indicada con las señales de entrada presentes.With references 23.1 - 23.17 are indicated in the switching scheme of Figure 5 respectively elements of addition that make a sum of the present signals respectively on the input side. For the elements of difference formation indicated with references 24.1 - 24.5 se perform a subtraction or difference formation of the signals present at the entrance. With the help of the elements indicated by references 25.1 - 25.5 or 26.1 - 26.2 the respective arithmetic operation indicated with the input signals present.

Para la generación de la diferentes señales de exploración ABS, INC_{G} e INC_{F} se requieren el presente ejemplo al menos 16 elementos de detector y la correspondiente conmutación de los mismos, a modo de ejemplo, los elementos de detector 22.1' - 22.16'. Los segundos a cuartos bloques previstos por lo demás en el ejemplo con respectivamente 16 elementos de detector adicionales 22.17' - 22.32', 22.33' - 22.48' y 22.49' - 22.64' suministran durante la exploración básicamente la información de exploración idéntica y solamente mejoran la intensidad resultante de la señal durante la exploración. Es decir, cada decimosexto elemento de detector suministra la información de exploración equifásica.For the generation of the different signals of ABS scan, INC_ {G} and INC_ {F} are required here example at least 16 detector elements and the corresponding switching them, by way of example, the elements of detector 22.1 '- 22.16'. The second to fourth blocks planned otherwise in the example with respectively 16 elements of additional detector 22.17 '- 22.32', 22.33 '- 22.48' and 22.49 '- 22.64 'basically provide during the scan identical scan information and only improve the resulting signal intensity during scanning. That is to say, Each sixteenth detector element supplies the information of equiphasic exploration

A continuación se explica la generación de la señal de posición absoluta ABS en el presente ejemplo. La generación de las dos señales lógicas CERO (0) y UNO (1) se basan de nuevo en determinadas normas de asignación. A las diferentes zonas parciales TB1' - TB3' se asignan a su vez determinados niveles de señal de acuerdo conNext, the generation of the ABS absolute position signal in the present example. The generation  of the two logic signals ZERO (0) and ONE (1) are based again on certain allocation rules. To the different partial zones TB1 '- TB3' in turn certain signal levels of agree with

TB1':TB1 ':
Nivel de señal 0Signal Level 0

TB2':TB2 ':
Nivel de señal 1Signal Level 1

TB3':TB3 ':
Nivel de señal 0,50.5 signal level

A su vez, a ciertas combinaciones predeterminadas de dos niveles de señal sucesivos en el sentido de la medición x se asignan señales lógicas CERO (0), UNO (1), donde en este ejemplo se aplican las siguientes normas de asignación:In turn, to certain combinations predetermined two successive signal levels in the sense of the measurement x is assigned logic signals ZERO (0), ONE (1), where In this example the following allocation rules apply:

105105

Para decidir en esta variante en una escala si los elementos de detector se han seleccionado de forma correcta, además de la formación de una señal de diferencia DIF a partir de las señales de zonas parciales adyacentes se realiza adicionalmente la formación de una señal de adición SUM a partir de las señales de zonas parciales adyacentes. La señales de diferencia y de adición resultantes se asignan de acuerdo con las siguientes directrices de asignación a las dos señales lógicas CERO (0) y UNO (1).To decide on this variant on a scale if the detector elements have been selected correctly, in addition to the formation of a DIF difference signal from signals from adjacent partial areas is additionally performed the formation of an addition signal SUM from the signals of adjacent partial zones. The difference and addition signals resulting are assigned according to the following guidelines of assignment to the two logic signals ZERO (0) and ONE (1).

106106

En el ejemplo de primeras y terceras zonas parciales TB1', TB3' sucesivas se produce la señal de diferencia
DIF = -0,5 y la señal de adición SUM = +0,5. De acuerdo con las anteriores directrices se asigna a ambas señales la señal lógica CERO, es decir, la selección de los elementos de detector se realiza de forma correcta. En el caso de terceras y primeras zonas parciales TB3', TB1' sucesivas, por el contrario, se produciría como señal de diferencia
DIF = +0,5 y como señal de adición SUM = +0,5; de acuerdo con las anteriores directrices para la asignación de señales de adición y diferencia, esto significaría para la señal de diferencia DIF la asignación de la señal lógica UNO (1) y para la señal de adición SUM la asignación de la señal lógica CERO (0). A partir de esta discrepancia se puede deducir después una selección, en un caso dado, no correcta de los elementos de detector. Al igual que en el anterior ejemplo, como consecuencia es posible determinar a partir de la exploración de la escala si los elementos de detector se han seleccionado de forma correcta o no.
In the example of first and third partial zones TB1 ', TB3' successive the difference signal is produced
DIF = -0.5 and the addition signal SUM = +0.5. In accordance with the previous guidelines, the ZERO logic signal is assigned to both signals, that is, the selection of the detector elements is carried out correctly. In the case of third and first partial zones TB3 ', TB1' successive, on the contrary, it would be produced as a difference signal
DIF = +0.5 and as an addition signal SUM = +0.5; in accordance with the previous guidelines for the assignment of addition and difference signals, this would mean for the difference signal DIF the assignment of the logical signal ONE (1) and for the addition signal SUM the assignment of the logic signal ZERO (0 ). From this discrepancy a selection, in a given case, not correct of the detector elements can then be deduced. As in the previous example, as a consequence it is possible to determine from the scan of the scale whether the detector elements have been selected correctly or not.

Para la transformación por técnica de conmutación, en este ejemplo se suman las señales de exploración resultantes de los primeros ocho elementos de detector 22.1' - 22.8' por el elemento de adición 23.1 hasta la señal S1, las señales de exploración de los segundos ocho elementos de detector 22.9' - 22.16' por el segundo elemento de adición 23.2 hasta la señal S2. A partir de las señales sumadas S1, S2 se forma a continuación con ayuda del elemento de formación de diferencia 24.1 la señal de diferencia DIF; con ayuda del elemento de adición 23.17, la señal de adición SUM. La señal de adición SUM y la señal de diferencia se suministran después a un elemento de asociación 27, realizando una asociación XOR de las señales DIF y SUM de acuerdo con las directrices de asignación que se han explicado anteriormente. En la salida del elemento de asociación 27 está entonces la señal de posición absoluta ABS que se puede seguir procesando o los correspondientes valores de bit o señales lógicas.For the transformation by technique of switching, in this example the scan signals are added resulting from the first eight detector elements 22.1 '- 22.8 'by the addition element 23.1 to signal S1, the scanning signals of the second eight detector elements 22.9 '- 22.16' by the second addition element 23.2 until the S2 signal. From the summed signals S1, S2 is formed to continuation with the help of the difference formation element 24.1 the DIF difference signal; with the help of the addition element 23.17, the sum signal SUM. SUM addition signal and signal difference are then supplied to an association element 27, performing an XOR association of the DIF and SUM signals of according to the allocation guidelines that have been explained previously. In the output of the association element 27 is then the absolute ABS position signal that can be followed processing or the corresponding bit values or signals logical.

Para la generación de la señal incremental general INC_{G} o del par de señales incrementales generales con desplazamiento de fase INC_{G,0}, INC_{G,90} se prevé una conmutación de los elementos de detector del modo representado en la Figura 5. En este punto, en relación a la variante de conmutación seleccionada se menciona que la selección de los elementos de detector que se tienen que conmutar se realiza de forma conocida dependiendo del periodo de graduación general TP_{G} sobre la escala.For the generation of the incremental signal general INC_ {G} or the pair of general incremental signals with phase shift INC_ {G, 0}, INC_ {G, 90} a switching of the detector elements in the manner represented in Figure 5. At this point, in relation to the switching variant selected it is mentioned that the selection of the elements of detector that have to be switched is performed in a known way depending on the general graduation period TP_ {G} on the scale.

Del mismo modo, en el contexto de la generación de la señal incremental precisa INC_{G} o del par de señales incrementales precisas con desplazamiento de fase INC_{F,0}, INC_{F,90} se hace referencia a la conmutación de los elementos de detector del modo representado en la Figura 4. También en este caso la selección de los elementos de detector que se tienen que conmutar se basa en el periodo de graduación preciso TP_{F} sobre la escala.Similarly, in the context of the generation of the precise incremental signal INC_ {G} or the signal pair precise incrementals with INC_ {F, 0} phase shift, INC_ {F, 90} refers to the switching of the elements detector as shown in Figure 4. Also in this case the selection of the detector elements that have to be commute is based on the precise graduation period TP_ {F} on  the scale.

Las señales de exploración ABS, INC_{G} e INC_{F} que se producen a partir de una conmutación de este tipo de los elementos de detector 22.1 - 22.64 o los pares de señales correspondientes INC_{F,0} e INC_{F,90}, ABS, INC_{G,0} e INC_{F} se representan en las Figuras 5a - 5c.The ABS scan signals, INC_ {G} e INC_ {F} that occur from such a switching of detector elements 22.1 - 22.64 or signal pairs corresponding INC_ {F, 0} and INC_ {F, 90}, ABS, INC_ {G, 0} e INC_ {F} are represented in Figures 5a-5c.

En el marco de la presente invención evidentemente se pueden concebir las más diversas modificaciones con respecto a las variantes que se han explicado hasta ahora.Within the framework of the present invention obviously the most diverse modifications can be conceived with  regarding the variants that have been explained so far.

De este modo es posible, por ejemplo, modificar el segundo ejemplo de realización explicado hasta tal punto que en el lado de la unidad de exploración se disponga delante del equipo de detector una rejilla de exploración que está configurada, por ejemplo, como rejilla de fases. Mediante una rejilla de exploración este tipo se puede generar, debido a la interacción resultante con el periodo de graduación preciso sobre la escala en el plano de detección de forma conocida una denominada interferencia de Vernier. A su vez, partir de esta interferencia de Vernier se puede obtener una señal incremental con un periodo de señal definido.In this way it is possible, for example, to modify the second embodiment explained to such an extent that in the side of the scanning unit is arranged in front of the equipment of detector a scanning grid that is configured, by example, as phase grid. Through an exploration grid this type can be generated due to the resulting interaction with the precise graduation period on the scale in the plane of detection in a known way a so-called Vernier interference. In turn, from this Vernier interference you can obtain an incremental signal with a defined signal period.

Por lo demás se menciona que evidentemente también se puede variar el equipo de detector, particularmente el número de los elementos de detector utilizados en el marco de las anteriores consideraciones.Otherwise it is mentioned that evidently you can also vary the detector equipment, particularly the number of the detector elements used in the framework of the previous considerations.

Por lo tanto, además de los ejemplos descritos, en el marco de la presente invención existen otras alternativas de realización.Therefore, in addition to the examples described, in the context of the present invention there are other alternatives of realization.

Claims (18)

1. Un dispositivo de medición de la posición compuesto por una escala (1; 10; 10') así como una unidad de exploración (20) móvil en un sentido de medición (x) con respecto a la escala (1; 10; 10') que, a partir de la exploración de la escala (1; 10; 10'), determina la posición absoluta de la unidad de exploración (20) con respecto a la escala (1; 10; 10'), donde la escala se compone de una pista que se extiende al menos en un sentido de medición y en la pista se disponen de forma alterna zonas parciales de igual anchura con diferentes propiedades ópticas y en la pista se disponen al menos primeras, segundas y terceras zonas parciales (TB1, TB2, TB3; TB1'; TB2'; TB3') con diferentes propiedades ópticas,1. A position measuring device composed of a scale (1; 10; 10 ') as well as a unit of mobile scan (20) in a measuring direction (x) with respect to the scale (1; 10; 10 ') which, from the exploration of the scale (1; 10; 10 '), determines the absolute position of the unit of exploration (20) with respect to the scale (1; 10; 10 '), where the scale consists of a track that extends at least in a measurement direction and on the track alternately arranged zones partials of equal width with different optical properties and in the track are arranged at least first, second and third zones partials (TB1, TB2, TB3; TB1 '; TB2'; TB3 ') with different optical properties, caracterizado porque characterized because la unidad de exploración asigna a una primera combinación de dos zonas parciales diferentes sucesivas (TB1, TB3, TB1', TB3') claramente una primera señal lógica (1) y asigna a una segunda combinación de dos zonas parciales diferentes sucesivas (TB2, TB3, TB2', TB3') claramente una segunda señal lógica (0), donde la primera y la segunda combinación se diferencian entre sí.the scanning unit assigns to a first combination of two successive different partial zones (TB1, TB3, TB1 ', TB3') clearly a first logical signal (1) and assigns to a second combination of two successive different partial zones (TB2, TB3, TB2 ', TB3') clearly a second logical signal (0), where the first and the second combination differ between yes. 2. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una de las zonas parciales (TB3; TB3') se dispone con un período de graduación general (TP_{G}) sobre la escala (10) de forma periódica en el sentido de la medición (x).2. The position measuring device according to claim 1, characterized in that one of the partial zones (TB3; TB3 ') is provided with a general graduation period (TP_G) on the scale (10) of periodic form in the sense of measurement (x). 3. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el periodo de graduación general (TP_{G}) se corresponde al doble de la anchura (b_{TB}) de las zonas parciales (TB1, TB2, TB3, TB1', TB2', TB3') con diferentes propiedades ópticas.3. The position measuring device according to claim 2, characterized in that the general graduation period (TP_G) corresponds to twice the width (b_ {TB}) of the partial zones (TB1, TB2 , TB3, TB1 ', TB2', TB3 ') with different optical properties. 4. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las primeras y segundas zonas parciales (TB1, TB2, TB1', TB2') tienen propiedades ópticas complementarias entre sí.4. The position measuring device according to claim 1, characterized in that the first and second partial zones (TB1, TB2, TB1 ', TB2') have complementary optical properties to each other. 5. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque a las primeras y terceras zonas parciales sucesivas (TB1, TB3, TB1', TB3') se asigna la primera señal lógica (1) y a las segundas y terceras zonas parciales sucesivas (TB2, TB3, TB2', TB3') se asigna la segunda señal lógica (0).5. The position measuring device according to claim 1, characterized in that the first logical signal (1) is assigned to the first and third successive partial zones (TB1, TB3, TB1 ', TB3') and the second and successive third partial zones (TB2, TB3, TB2 ', TB3') the second logical signal (0) is assigned. 6. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una secuencia de varias señales lógicas (0, 1) caracteriza una posición absoluta clara a lo largo del sentido de la medición (x).The position measuring device according to claim 1, characterized in that a sequence of several logical signals (0, 1) characterizes a clear absolute position along the direction of measurement (x). 7. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las terceras zonas parciales (TB3) poseen una propiedad óptica que se sitúa entre las propiedades de las dos propiedades complementarias de las primeras y segundas zonas parciales (TB1, TB2).7. The position measuring device according to claim 4, characterized in that the third partial zones (TB3) have an optical property that is situated between the properties of the two complementary properties of the first and second partial zones (TB1, TB2). 8. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque las terceras zonas parciales (TB3) están configuradas semitranslúcidas.The position measuring device according to claim 7, characterized in that the third partial zones (TB3) are semi-translucent configured. 9. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las terceras zonas parciales (TB3) comprenden una sub-graduación periódica con un periodo de graduación preciso (TP_{F}), que se compone de sub-zonas parciales dispuestas de forma periódica (TB_{SUB1}, TB_{SUB2}) con diferentes propiedades ópticas.9. The position measuring device according to claim 4, characterized in that the third partial zones (TB3) comprise a periodic sub-graduation with a precise graduation period (TP_ {F}), which is composed of sub- Partial areas arranged periodically (TB_ {SUB1}, TB_ {SUB2}) with different optical properties. 10. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque las sub-zonas parciales (TB_{SUB1}, TB_{SUB2}) poseen propiedades ópticas complementarias entre sí.10. The position measuring device according to claim 9, characterized in that the partial sub-zones (TB_ {SUB1}, TB_ {SUB2}) have complementary optical properties to each other. 11. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con las reivindicaciones 3 y 9, caracterizado porque el periodo de graduación preciso (TP_{F}) se selecciona de acuerdo con la relación11. The position measuring device according to claims 3 and 9, characterized in that the precise graduation period (TP_) is selected according to the relationship 107107 con n = 1, 2, 3, ...with n = 1, 2, 3, ... 12. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 4 ó 10, caracterizado porque las propiedades ópticas complementarias entre sí se seleccionan del siguiente modo:12. The position measuring device according to claim 4 or 10, characterized in that the complementary optical properties of each other are selected as follows:
--
opaca/completamente translúcida oopaque / completely translucent or
--
reflectante/no reflectante.reflective / nonreflective.
         \newpage\ newpage
      
13. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de exploración (20) comprende al menos una fuente de luz (21) así como un equipo de detector (2; 22; 22') para la exploración de la escala (1; 10; 10'), donde el equipo de detector (2; 22; 22') sirve tanto para la generación de una señal de posición absoluta (ABS) como de una señal incremental general (INC_{G}).13. The position measuring device according to claim 1, characterized in that the scanning unit (20) comprises at least one light source (21) as well as a detector equipment (2; 22; 22 ') for the scan of the scale (1; 10; 10 '), where the detector equipment (2; 22; 22') serves both for the generation of an absolute position signal (ABS) and a general incremental signal (INC_ { G}). 14. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el equipo de detector (2; 22; 22') comprende una disposición periódica en el sentido de la medición (x) de elementos de detector individuales (22.1 - 22.k; 2.1 - 2.6; 22.1' - 22.64').14. The position measuring device according to claim 1, characterized in that the detector equipment (2; 22; 22 ') comprises a periodic arrangement in the direction of measurement (x) of individual detector elements (22.1 - 22.k; 2.1 - 2.6; 22.1 '- 22.64'). 15. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con las reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque en el sentido de la medición (x) por periodo de graduación general (TP_{G}) se disponen al menos cuatro elementos de detector (2.1 - 2.12).15. The position measuring device according to claims 13 and 14, characterized in that at least four detector elements (2.1) are arranged in the direction of measurement (x) per general graduation period (TP_ {G}). - 2.12). 16. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el equipo de detector (22') sirve adicionalmente para la generación de una señal incremental precisa (INC_{F}).16. The position measuring device according to claim 13, characterized in that the detector equipment (22 ') additionally serves to generate a precise incremental signal (INC_ {F}). 17. El dispositivo de medición de la posición de acuerdo con las reivindicaciones 14 y 16, caracterizado porque en el sentido de la medición (x) por periodo de graduación preciso se disponen al menos cuatro elementos de detector individuales (22.1' - 22.64').17. The position measuring device according to claims 14 and 16, characterized in that at least four individual detector elements (22.1 '- 22.64') are arranged in the direction of measurement (x) by precise graduation period. . 18. El dispositivo de medición de la posición acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque en la unidad de exploración se dispone delante del equipo de detector una rejilla de exploración.18. The position measuring device according to claim 13, characterized in that an scanning grid is arranged in front of the detector unit.
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